Oosterschelde en Venetië - GeoTechniek

vakbladgeotechniek.nl

Oosterschelde en Venetië - GeoTechniek

Figuur 1 Nederland. Figuur 1 Italië.

Venetië

Venetië is een overstromingsgebied geworden.

Pogingen om (met lapmiddelen) de negatieve

gevolgen van overstromingen te beperken,

behoren tot het dagelijkse leven. Als referentievlak

wordt het waterpeil van 1897 gebruikt,

gemeten bij het Punta della Salute. Minstens

tweemaal per jaar staan 65% van de gebouwen

in Venetië blank, dit bij een peil (Acqua Alta) van

+1,30m. In november 1966 werd het hoogste

waterpeil van +2m gemeten.

Als gevolg van de overstromingen zijn de helft

van de gebouwen in Venetië beschadigd. De

tijverschillen in de lagune van Venetië zijn klein,

maar kunnen versterkt worden door opstuwen

van het water in de Golf van Venetië door een

meteorologisch lage druk gebied gecombineerd

met thermische winden uit het Zuiden (Bora en

Sirocco). Zware regenval op het land draagt

eveneens bij tot de verhoging van de zeespiegel

in de lagune.

De moderne scheepvaart (pleziervaart, visserij

en beroepsvaart) veroorzaakt golven die de

kanaalwanden beschadigen.

Het REA project, Riequilibrio E

Ambiente (Heruitbalanceren Omgeving)

REA is een integraal project waarin geïnvesteerd

wordt in het verhogen van kademuren, verbeteren

van de kustverdediging (Jesolo, Cavallino,

68 GEOkunst – juli 2010

Frans De Meerleer

Texion

Geokunststoffen nv

Oosterschelde en Venetië:

vergelijkbare technologie

maar andere schaal

Lido, Pellestrina, Sottomarina and Isola Verde),

het verbreden van stranden (45 km), de heraanleg

van duinen (8km), het herstel en de bouw van

dammen (11km), versteviging van de Murazzi

stenen muren (20km), het saneren van een eiland

dat gebruikt werd als afvalstort, saneren van

vervuilde gronden en de bouw van een dijk om

de stad te beveiligen.

Het MOSE project

MOSE is een acroniem voor Modulo Sperimen -

tale Elettromeccanico (Experimentele Elektro -

mechanische Module) en verwijst tevens naar

Bijbelse figuur Mozes.

In de dijk worden openingen voorzien beschermd

door strekdammen, met in totaal 78 stalen

afgezonken schotten: 19 aan de Malamocco,

18 aan de Chioggia, 21 aan het Treporti kanaal

en 20 aan de San Nicolo kanaal. Aldus kan, bij

normale waterstand, de scheepvaart doorgaan

en worden de gevolgen van het tij binnendijks

beheerst. Om zeeschepen door te laten wanneer

de schotten gesloten zijn, worden sluizen voorzien.

Schotten

De holle stalen schotten (20m x 30m x 5m) rusten

op de zeebodem, 14m onder water en zijn bevestigd

aan scharnieren, horizontaal in betonnen

caissons. Bij overstromingsgevaar worden ze

Ing. Hans Dorr

JCDORR & Partner

Samenvatting

Ing. Arie Boon

Voorheen

Bitumarin bv

Venetianen vestigden zich op zandgronden

in een lagune in het Noorden van de

Adriatische Zee rond het jaar 400. Op funderingen

van elzen- en eikenhouten palen

bouwden ze huizen en paleizen. Het dalen

van de bodem (12cm per honderd jaar) en

het stijgen van de zeespiegel zorgen ervoor

dat de strijd tegen de eindeloze getijdenwisseling

nu drastisch moet worden aangepakt.

Het MOSE project ging in 2003 van start

en bestaat uit de bouw van vier afsluitbare

waterkeringen in de bestaande drie stroomgeulen

die de lagune van Venetië verbinden

met de Adriatische Zee. De waterkeringen

zijn voorzien van in totaal 78 beweegbare

(drijvende) schotten, die alleen tijdens

extreem hoog water worden gesloten.

Deze oplossing lijkt sterk op de Stormvloed -

kering Oosterschelde, gebouwd over drie

geulen: Hammen, Schaar van Rogge plaat

en Roompot. De Oosterschelde constructie

bestaat uit 65 voorgefabriceerde betonnen

pijlers, waartussen 62 stalen schuiven werden

geïnstalleerd. Als de schuiven open zijn,

wordt driekwart van de originele getijden -

werking in stand gehouden. In beide gevallen

wordt de zeebodem, ter plaatse van de

openingen in de dijk waar sterke getijden -

stromen ontstaan, beschermd met grind -

matrassen. De technologie toegepast in

Vene tië is een spin-off van de Nederlandse

waterbouwkunde. Een vergelijk tussen

toen en nu.

leeggeblazen: het water in de schotten wordt

er door perslucht uitgedrukt. In een half uur tijd

komen de schotten omhoog. In deze vlottende

positie vormen de schotten een waterkering tot

max +3m. Wanneer het water terugtrekt, wordt

opnieuw water in de schotten gelaten zodat

deze terugzakken naar de bodem. Deze operatie

zou 15 minuten duren.

Grindmatrassen als bescherming

tegen erosie

De vernauwing van de doorstroomopening veroorzaakt

grote stroomsnelheden met als gevolg

erosie van de zeebodem. De stabiliteit van de

constructies in de onmiddellijke nabijheid van

de doorstroomopeningen ter plaatse van de

schotten (dijken, de caissons waarop de schotten

rusten, inspectietunnels, de scharnieren, etc.)


Figuur 3, 4, 5 Productie BFM.

zouden hierdoor bedreigd worden.

Als bodembescherming worden BFM (Ballast

Filtering Mattresses) geplaatst op de zeebodem.

De BFM matras dient in contact te blijven met

de ondergrond zodat onderloopsheid en erosie

worden voorkomen. Eens geplaatst wordt deze

matras afgestort met breuksteen 10-60 kg

(0,60m) en daarna met breuksteen 500-2000 kg

(2,35m).

Productie van de BFM grindmatras

Op de oever wordt een productie opgezet waar

de 4 componenten worden samengesteld tot

één matras. De laagopbouw ziet er als volgt uit:

niet geweven PP geotextiel (filter)

3-D structuur PP monofilamenten

Figuur 6 Oprollen BFM.

(stabiliteit vulling)

fijn grind

dubbel getordeerd zeskant vlechtwerk

(wapening)

niet geweven PP geotextiel (filter)

Om de 0,33m h.o.h. worden HDPE pennen met

afsluitringen door de structuur aangebracht en

aangespannen. Aan één langszijde van de matras

is er een extra breedte van 0,60m geotextiel

voorzien. Deze wordt onder de aan liggende

matras geplaatst zodat er een continuïteit en

gronddichtheid verzekerd is tussen de verschillende

breedtes.

Het gewicht van de BFM matras bedraagt 50

kg/m2 in droge toestand en minstens 25 kg/m2 onder water. Het minimale gewicht onder water

Figuur 7 BFM ponton.

werd opgelegd door het ontwerp: voorkomen

van optillen als gecombineerd gevolg van

golfwerking en stroming.

Ponton

De ponton voor de plaatsing van de matrassen

is U-vormig en samengesteld uit standaardonderdelen.

De ponton is 44 meter lang en 23 meter

breed. De hoogte van de ponton is 2,40 meter,

de gemiddelde diepgang is 0,90 meter.

De belangrijkste onderdelen van de ponton zijn:

2 generatoren t.b.v. de energievoorziening

6 lieren t.b.v. de beweging van de ponton

tijdens plaatsen matrassen

armconstructie t.b.v. de verbinding van de

trommel aan de ponton

GEOkunst – juli 2010 69


edieningsruimte met bedieningslessenaar,

navigatie- en besturingscomputers, GPS

ontvangers, communicatieapparatuur, etc.

Plaatsen van de matrassen

De BFM matras wordt op een trommel gewikkeld.

Deze wordt aan een beweegbare arm van de

ponton vastgemaakt. De ponton verplaatst zich

door middel van ankers. De plaatsbepaling en

de gecontroleerde uitlegsnelheid gebeuren door

middel van geautomatiseerde referentie aan

GPS posities.

70 GEOkunst – juli 2010

Na het uitleggen wordt een visuele inspectie uitgevoerd

door duikers. Van elke uitleg operatie

wordt een gedetailleerd rapport opgesteld.

Oosterschelde

De delta van de grote stromen, waarin Neder -

landers zich vestigden, kent een niet aflatende

strijd tegen het water. Na de overstromingen van

1953 werden drastische maatregelen voorzien

om de kans op herhaling van een dergelijke ramp

te verkleinen. De zeearmen in de zuidwestelijke

Delta werden afgesloten met dammen en dijken.

Figuur 8

BFM Ponyon

met trommel.

Figuur 9

Detail trommel

met BFM

matras.

Hierdoor werd de kustlijn van Nederland met

700 km verkort.

In 1967 werd begonnen met de voorbereidingen

voor de laatste sluiting. De Oosterschelde is

9 km breed en tevens de diepste zeearm met

stroomgeulen tot 40 meter diep en verraderlijke

stromingen.

Gestart werd met de bouw van werkeilanden

en de sluiting van damvak Geul. Daarna bleef

nog 3 km stroomgeul open die als laatste moest

worden afgesloten. De traditionele wijze van

beschermen van een zandige bodem onder water

tegen erosie tengevolge van stroming en golven

was het aanbrengen van rijshouten zinkstukken

voorzien van een bestorting van breuksteen.

Voor de afsluiting van de grote zeegaten werd

steeds meer gezocht naar alternatieve materialen

voor de bodembescherming. De enorme oppervlakken

die moesten worden bekleed en het

gebrek aan rijshout en de hoeveelheid arbeid

waarmee dat gepaard zou gaan, samen met

de technische problemen van de grote stroomsnelheden

en de grote diepte waren de triggers

voor een innovatie, die de Nederlandse waterbouwwereld

definitief veranderde.

De ontwikkeling van geotextielen kwam op gang.

Tweedimensionale structuren voor het opnemen

van de benodigde krachten en tegelijkertijd de

vereiste filterkwaliteiten. Het Deltadoek, een

750 grams polypropyleen weefsel gecombineerd

met wiepen van rijshout werden in grote mate

toegepast.

Steenasfalt- en blokkenmatten

Voor de afsluiting van de Oosterschelde werden

als bodembescherming de steenasfalt- en de

blokkenmatten ontwikkeld. De steenasfaltmatten

bestonden uit een filterweefsel, een gaas,

versterkt met staaldraad en een laag open

steenasfalt met een dikte van 12 cm.

De blokkenmatten bestonden uit een polypropyleen

dragerweefsel, vervolgens een niet geweven

verzwaarde geotextiel met daarop gehechte

betonblokken met een gewicht van 600 kg per

m2. Kenmerkend voor beide systemen was dat

ze werden opgerold op een grote trommel en

verticaal werden afgezonken. Dit in tegenstelling

tot eerdere systemen die steeds gestrekt werden

gepositioneerd en afgezonken. Nadat gekozen

werd voor een pijlerdam werden beide systemen

op grote schaal toegepast voor de constructie

van de stortebedden en de bodem erosiebescherming.

De pijlerdam

De pijlerdam bestaat uit 66 geprefabriceerde


pijlers en een stelsel van 63 afsluitbare stalen

schuiven. Gekozen werd voor een grote mate van

prefabricage omdat de werkomstandigheden in

de Oosterschelde met getijde en hoge stroomsnelheden

moeilijk waren. Al het werk kon alleen

maar worden uitgevoerd in de periode van wisseling

van het tij als de stroomsnelheden laag

waren. De pijlers kregen geen andere fundering

dan een fundatiebed, dat op de zeebodem werd

opgebouwd, nadat de ondergrond was verdicht.

Op de bodem werd een filterconstructie aangebracht,

die de stabiliteit van de zandbodem

onder de pijlers moet waarborgen. Ook hier werd

gekozen voor een geprefabriceerd fundatiebed.

Filtermat

Met de ervaring die was opgedaan bij de toe -

passing van de blokkenmat en de steenasfalt

mat kon worden gewerkt aan het ontwerp van

een geprefabriceerd fundatiebed dat al gauw

benoemd werd als filtermat.

Behalve hydraulische belastingen en constructieve

eisen was de duurzaamheid van groot belang.

In die periode was de lange termijn duurzaamheid

van meer dan 200 jaar voor geotextielen nog

geen bewezen feit. Het gebruik van geotextielen

als filterconstructie kon daarom niet als enige

Oosterschelde en Venetië: vergelijkbare technologie maar andere schaal

Figuur 10 Doorsnede filtermat. Figuur 11 Ensis of Twensis. Figuur 12 Cardium.

Figuur 13 Twensis of Ensis.

Figuur 14

Italië.

Figuur 14

Nederland.

GEOkunst – juli 2010 71


worden gebruikt. Gekozen werd voor een combinatie

van geotextiel en granulair materiaal.

De filtermat werd geprefabriceerd in een

daarvoor gebouwde fabriek en opgerold op

een drijvende rol.

De filtermatten vormen een filterconstructie

doordat ze van onder naar boven zijn opgebouwd

met steeds grover filtermateriaal. Op deze wijze

dekken ze de zandbodem af en vormen ze aan

nauwkeurig opgebouwde overgang naar de

grovere steenlagen van het stortebed rond

de pijlers. De doorlatendheid is van belang

om verweking van de zandbodem te voorkomen

en de zanddichtheid zorgt er voor dat de zandbodem

in stand blijft.

Het hele systeem bestaat uit een ondermat met

afmetingen 200 * 42 meter en een dikte van 36

cm en een bovenmat met afmetingen van 60 bij

31 meter en eveneens een dikte van 36 cm. De

mat is opgebouwd uit 3 lagen granulair materiaal,

zand, kif en grind, gescheiden door geotextiel,

een dragerweefsel bestaande uit een polypropyleen

weefsel met ingeweven staalkabels en staalgazen

korven ten behoeve van de interne stabiliteit

tijdens het oprollen en afzinken van de mat.

Om een hechte samenhang tussen de diverse

lagen te garanderen werden in een vast patroon

verticaal stalen pennen aangebracht, die werden

geborgd aan onder en bovenzijde van de mat.

De productiecyclus van de filtermattenfabriek

was telkens 10 minuten voor 2 meter. Tegelijk

met de productie werd de mat opgerold op een

drijvende rol met een diameter van ca 15 meter.

Er waren twee rollen beschikbaar zodat min of

meer continu kon worden gewerkt. Deze rollen,

genaamd Ensis en Twensis, werden in bedwang

gehouden door de beladingslieren. De mat werd

gekoppeld aan een kopbalk en een staartbalk,

waarmee de krachten voor het oprollen en het

afrollen konden worden overgedragen op het

dragerweefsel. De ontwikkeling van het systeem

om deze krachten over te dragen (meer dan 200

kN per m1) was, naast allerlei andere ontwikkelingen,

een bijzonder staaltje van samenwerking

tussen Rijkswaterstaat als opdrachtgever,

Dosbouw als aannemer en diverse leveranciers,

waarbij onder tijdsdruk een groot aantal proeven

werden uitgevoerd en systemen in situ werden

getest.

Nadat de rol beladen was met een mat met

een gewicht van ca 5.500 ton werd hij getransporteerd

naar de ponton Cardium. Op dat

moment werd een tijdschema in gang gezet

dat beheerst werd door het getij. De bodem van

72 GEOkunst – juli 2010

Grindmat BFM Oosterschelde

Venetië mat

Dikte cm 5 36

Gewicht onder water kg/m2 25 400 (geschat)

Gewicht boven water kg/m2 50 600

Afmetingen m x m 10 x 200 42 x 200

Onderdelen

Geotextiel boven treksterkte (langs/dwars) kN/m 9/9 100/80

Geotextiel boven verlenging (langs/dwars) % 50/65 25/15

Geotextiel boven gewicht g/m 2 150 400

3-D structuur gewicht g/m 2 550 nvt

Grindlaag 3 nvt 8-40 mm

Grindlaag 2 nvt 2-8 mm

Grindlaag 1 4-8 mm 0,3-2 mm

Stalen wapeningsnet Stalen Stalen

vlechtwerk net 4mm

32 kN/m h.o.h 2,5 cm

Geotextiel onder treksterkte (langs/dwars) kN/m 26/26 800/80

Geotextiel onder verlenging (langs/dwars) % 50/60 nvt

Geotextiel onder gewicht g/m 2 350 1200

Omstandigheden

Ondergrond Slib en Fijn Ooster-

fijn zand schelde zand

Max stroomsnelheid m/sec 3-4 4

Max stroomsnelheid tijdens plaatsen m/sec 0,5 0,5

Max golfhoogte tijdens het plaatsen m 0,5 0,5

Max tijverschil m 1,50 2,8

Max diepte onder water m 14 30

Diameter rol m 4 15

Tijd nodig voor plaatsen onder water min 60 60

Totale hoeveelheid geplaatst m 2 600.000 1.000.000

Tabel 1

de Oosterschelde ter plaatse van de sluitgaten

was constant in beweging. Toch moesten de

fundatiebedden met grote nauwkeurigheid in

verticale richting worden geplaatst.

De Cardium werd ontworpen om deze matten

te leggen. Dit vaartuig werd uitgerust met zuigmonden,

die op het laatste moment voor het

leggen van de mat de bodem zijn uiteindelijke

vlakke profiel moesten geven. De ingezette

cyclus was dus positioneren, profileren, mattenrol

invaren, koppelen en afzinken. Dit allemaal op

een zodanig tijdstip dat tijdens het afzinken de

stroomsnelheid niet groter was dan 0,5 m/sec.

Vergelijking

Oosterschelde – Venetië project (tabel 1)

Overeenkomsten

In beide gevallen is gebruik gemaakt van een

oprolbaar prefab systeem. Geotextiel speelt

een essentiële rol en de plaatsing onder water

gebeurt door afrolpontons.

Verschillen

Er is één groot verschil de dimensie: de filtermat

gebruikt in Venetië kan gezien worden als een

schaalmodel van de filtermat gebruikt op de

Oosterschelde.

De filtermat van de Oosterschelde werd uitgerold

vanaf de ponton, hierdoor ontstond de situatie

dat de stroming (hoe klein ook) voor- en na het

kenteren van het tij, een druk uitoefende op

de mat (breedte x diepte). In Venetië wordt de

filtermat boven de bodem uitgerold, zodat de

oppervlakte waarop de stroming drukt veel

kleiner wordt (breedte x diameter) van de rol.

De bouw van de Oosterschelde kering is wereldwijd

een mijlpaal in de geschiedenis van de

waterbouw. Innoverende technieken voor

productie en plaatsen van erosiematten vinden

nog steeds navolging en dragen bij tot het

beveiligen van bewoonde gebieden tegen

overstromingen.

More magazines by this user
Similar magazines